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特開2024-152216活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、その製造方法、および積層体
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024152216
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、その製造方法、および積層体
(51)【国際特許分類】
   C08F 290/06 20060101AFI20241018BHJP
   C09D 11/101 20140101ALI20241018BHJP
   B41M 1/30 20060101ALI20241018BHJP
   B32B 27/30 20060101ALI20241018BHJP
【FI】
C08F290/06
C09D11/101
B41M1/30 D
B32B27/30 A
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023066275
(22)【出願日】2023-04-14
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-07-17
(71)【出願人】
【識別番号】000222118
【氏名又は名称】artience株式会社
(72)【発明者】
【氏名】塩澤 達也
(72)【発明者】
【氏名】岡本 和哉
【テーマコード(参考)】
2H113
4F100
4J039
4J127
【Fターム(参考)】
2H113AA03
2H113AA06
2H113BA00
2H113BA03
2H113BA05
2H113BA09
2H113BB02
2H113BB07
2H113BB10
2H113BC10
2H113DA03
2H113DA04
2H113DA43
2H113DA45
2H113DA49
2H113DA50
2H113DA56
2H113DA57
2H113DA62
2H113DA63
2H113FA43
4F100AK25A
4F100AK42B
4F100AK51A
4F100AT00B
4F100BA02
4F100EH46
4F100EJ08
4F100EJ54
4F100JB14A
4F100JK09
4F100YY00A
4J039AD21
4J039AE04
4J039BE01
4J039BE27
4J039CA07
4J039EA04
4J039EA36
4J039EA38
4J039EA42
4J039EA44
4J039GA02
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4J127AA04
4J127BA051
4J127BB041
4J127BB091
4J127BB221
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4J127BG231
4J127BG23Z
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4J127BG311
4J127BG31Y
4J127CB371
4J127CC111
4J127FA08
4J127FA12
4J127FA17
(57)【要約】
【課題】本発明は、硬化性、および保存安定性を向上させた活性エネルギー線硬化型組成物、および該組成物の製造方法、並びに該組成物を用いた積層体の提供を目的とする。
【解決手段】ウレタン(メタ)アクリレート(A)、および、(A)以外の(メタ)アクリル化合物(B)を含有する活性エネルギー線硬化型インキであって、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)との反応物であることを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウレタン(メタ)アクリレート(A)、および、(A)以外の多官能(メタ)アクリル化合物(B)を含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)との反応物であることを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項2】
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)が、ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、および、ポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項3】
ウレタン(メタ)アクリレート(A)の(メタ)アクリロイル基濃度が、1.0~8.0mmol/gの範囲であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項4】
ポリオール化合物(a3)が、炭素数2~20のポリオール化合物、および、 炭素数2~20のポリオール化合物のアルキレンオキサイド変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項5】
ポリオール化合物(a3)が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、および、ペンタエリスリトール、並びに、これらのアルキレンオキサイド変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項6】
ポリオール化合物(a3)の水酸基価が、50~1850mgKOH/gであることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項7】
水酸基を有するアミン化合物(a2)が、下記一般式(1)で表されるアミン化合物であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。

一般式(1)

1 x-N-[(R2O)z-H]y

(式中、R1は炭素数1~20の直鎖または分岐のアルキル基を表し、
2は炭素数2~4の直鎖または分岐のアルキレン基を表す。
xは0~2の整数を表し、yは1~3の整数を表し、x+y=3である。
zは1~10の整数を表す。
また、[(R2O)z-H]基が、2つ以上ある場合、それぞれ同一でも異なっても良い。)
【請求項8】
イソシアネート化合物(a4)が、ジイソシアネート化合物である請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項9】
請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物の製造方法であって、
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)とを、多官能(メタ)アクリル化合物(B)中で反応させてウレタン(メタ)アクリレート(A)を得る工程を含む、活性エネルギー線硬化型組成物の製造方法。
【請求項10】
基材上に、請求項1~8いずれか記載の活性エネルギー線硬化型組成物の硬化物を有する積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規にして有用なる活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、その製造方法、および積層体に関する。
【背景技術】
【0002】
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、活性エネルギー線の照射により液体から固体へ瞬時に変化することから様々な産業分野で使用されている。
【0003】
また、近年印刷の分野においては、短納期化・環境対応の要求が高まりから従来使用されていた油性インキに替わり、速乾性で溶剤を使用しない活性エネルギー線硬化型インキの使用が拡大している。活性エネルギー線硬化型インキはアクリルエステル化合物のような活性エネルギー線硬化性を有する不飽和化合物を構成成分として含有しており、活性エネルギー線照射とともに瞬時に硬化し、上記不飽和化合物の3次元架橋による強靭な皮膜を形成する。瞬時に硬化することから、印刷直後に後加工を行うことが出来るため、生産性向上および意匠の保護のため強い皮膜が要求される包装用パッケージ印刷や商業分野におけるフォーム印刷等において活性エネルギー線硬化型インキが好適に使用されている。
【0004】
活性エネルギー線硬化型インキには、印刷適性を付与する目的としてジアリルフタレート樹脂に代表されるバインダー樹脂を用いることが多いが、ほとんどのバインダー樹脂には(メタ)アクリロイル基がないため活性エネルギー線硬化型インキの硬化膜中で3次元架橋形成に関与せず、結果としてインキの硬化性を劣化させてしまう課題がある。(メタ)アクリロイル基を有するバインダー樹脂であるウレタン(メタ)アクリレートを用いることでインキの硬化性の課題を解決することができ、更にアミン化合物を反応成分として含有するウレタン(メタ)アクリレートでは、硬化性向上、および顔料分散性向上が見込まれる。
【0005】
例えば、特許文献1には、ジペンタエリスルトールアクリレートまたはペンタエリスリトールアクリレートと、2-(ジメチルアミノ)エタノールと、3官能イソシアネート化合物を原料とし、水溶性のウレタンアクリレートが開示されている。しかし、特許文献1のウレタンアクリレートは、水溶性のためウレタンアクリレートの保存安定性には言及されていない。また、特許文献2では、長い側鎖末端に単官能アクリロイル基を有するポリウレタン分散剤が開示されている。しかし、特許文献2のポリウレタン分散剤の(メタ)アクリロイル基濃度は低く、硬化性向上に与える影響は小さい。印刷現場では更なる生産性向上や活性エネルギー線の照射量の削減が求められている為、ウレタンアクリレートの更なる硬化性向上が求められている。
【0006】
また、油性インキと比較して活性エネルギー線硬化型インキは、印刷適性やインキの流動性が乏しいといった問題点が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第2021/24842号
【特許文献2】特開2013-10963号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、硬化性、および保存安定性を向上させた活性エネルギー線硬化型組成物、および該組成物の製造方法、並びに該組成物を用いた積層体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、鋭意検討した結果、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)を反応成分とするウレタン(メタ)アクリレートを含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が、保存安定性と硬化性の優れた樹脂組成物となることを見出し、本発明に至った。
【0010】
すなわち、本発明は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)、および、(A)以外の多官能(メタ)アクリル化合物(B)を含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)との反応物であることを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【0011】
また、本発明は、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)が、ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、および、ポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【0012】
また、本発明は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)の(メタ)アクリロイル基濃度が、1.0~8.0mmol/gの範囲であることを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【0013】
また、本発明は、ポリオール化合物(a3)が、炭素数2~20のポリオール化合物、および、 炭素数2~20のポリオール化合物のアルキレンオキサイド変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【0014】
また、本発明は、ポリオール化合物(a3)が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、および、ペンタエリスリトール、並びに、これらのアルキレンオキサイド変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【0015】
また、本発明は、ポリオール化合物(a3)の水酸基価が、50~1850mgKOH/gであることを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【0016】
また、本発明は、水酸基を有するアミン化合物(a2)が、下記一般式(1)で表されるアミン化合物であることを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型組成物に関する。

一般式(1)

1 x-N-[(R2O)z-H]y

(式中、R1は炭素数1~20の直鎖または分岐のアルキル基を表し、
2は炭素数2~4の直鎖または分岐のアルキレン基を表す。
xは0~2の整数を表し、yは1~3の整数を表し、x+y=3である。
zは1~10の整数を表す。
また、[(R2O)z-H]基が、2つ以上ある場合、それぞれ同一でも異なっても良い。)
【0017】
また、本発明は、イソシアネート化合物(a4)が、ジイソシアネート化合物である上記活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【0018】
また、本発明は、上記活性エネルギー線硬化型組成物の製造方法であって、
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)とを、多官能(メタ)アクリル化合物(B)中で反応させてウレタン(メタ)アクリレート(A)を得る工程を含む、活性エネルギー線硬化型組成物の製造方法に関する。
【0019】
また、本発明は、基材上に、上記活性エネルギー線硬化型組成物の硬化物を有する積層体に関する。
【発明の効果】
【0020】
本発明により、硬化性、および保存安定性を向上させた活性エネルギー線硬化型組成物、および該組成物の製造方法、並びに該組成物を用いた積層体を提供することができた。これは、工業上極めて有用である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。但し、本発明は、以下に記載の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【0022】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)および(A)以外の(メタ)アクリル化合物(B)を含有しており、ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)とイソシアネート化合物(a4)との反応物であることを特徴としている。これにより、優れた保存安定性と硬化性を兼備することが可能となる。
【0023】
本発明で用いられるウレタン(メタ)アクリレート(A)の含有量は、保存安定性と硬化性の観点から樹脂組全量に対して、5~90質量%が好ましく、更に10~80質量%がより好ましい。
【0024】
本発明で用いられるウレタン(メタ)アクリレート(A)の(メタ)アクリロイル基濃度は、硬化性向上の観点から、好ましくは、1.0~8.0mmol/gの範囲であり、より好ましくは、2.0~7.0mmol/gの範囲である。
【0025】
(水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1))
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート類、グリセリンポリ(メタ)アクリレート、ジグリセリンポリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンポリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)は、それぞれ単独で使用しても良く、また2種以上を併用しても良い。これらの中でも、ウレタン(メタ)アクリレート(A)の(メタ)アクリロイル基濃度を1.0~8.0mmol/gとする点から、ペンタエリスリトールポリアクリレート、ジペンタエリスリトールポリアクリレート、ポリペンタエリスリトールポリアクリレートを使用することが好ましい。
【0026】
((a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2))
(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)は、分子内の水酸基がイソシアネート基と反応してウレタン結合を形成する化合物である。
【0027】
本発明におけるアミン化合物(a2)としては、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。

一般式(1)

1 x-N-[(R2O)z-H]y

(式中、R1は炭素数1~20の直鎖または分岐のアルキル基を表し、
R2は炭素数2~4の直鎖または分岐のアルキレン基を表す。
xは0~2の整数を表し、yは1~3の整数を表し、x+y=3である。
zは1~10の整数を表す。
また、[(R2O)z-H]基が、2つ以上ある場合、それぞれ同一でも異なっても良い。)
【0028】
一般式(1)中のzは、入手のしやすさの観点から、1~5の整数であることが好ましく、更には1であることがより好ましい。
【0029】
一般式(1)で表される化合物は具体的には、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン等の水酸基を有する置換基を1個有するアミン化合物、
ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジブタノールアミン等の、水酸基を有する置換基を2個有するアミン化合物、
N-メチルアミノエタノール、N-エチルアミノエタノール、N-ブチルアミノエタノール、N-メチルアミノプロパノール、N-エチルアミノプロパノール、N-ブチルアミノプロパノール、N-メチルアミノブタノール、N-エチルアミノブタノール、N-ブチルアミノブタノール、2-(2-エチルアミノ)エトキシエタノール等の、水酸基を有する置換基を1個有し、水酸基を有さない置換基を1個有するアミン化合物、
N,N-ジメチルアミノエタノール、N,N-ジエチルアミノエタノール、N,N-ジブチルアミノエタノール、N,N-ジメチルアミノプロパノール、N,N-ジエチルアミノプロパノール、N,N-ジブチルアミノプロパノール、N,N-ジメチルアミノブタノール、N,N-ジエチルアミノブタノール、N,N-ジブチルアミノブタノール、2-(2-ジエチルアミノ)エトキシエタノール等の、水酸基を有する置換基を1個有し、水酸基を有さない置換基を2個有するアミン化合物、
N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、N-ブチルジエタノールアミン、N-tert-ブチルジエタノールアミン、N-メチルジプロパノールアミン、N-エチルジプロパノールアミン、N-ブチルジプロパノールアミン、N-tert-ブチルジプロパノールアミン、N-メチルジブタノールアミン、N-エチルジブタノールアミン、N-ブチルジブタノールアミン、N-tert-ブチルジブタノールアミン、N-ペンチルジブタノールアミン等の、水酸基を有する置換基を2個有し、水酸基を有さない置換基を1個有するアミン化合物、
トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、トリブタノールアミン等の、水酸基を有する置換基を3個有するアミン化合物が挙げられる。
【0030】
これらのアミン化合物(a2)の中でも、3級アミンであるアミン化合物を使用することで、 アミノ基とイソシアネート基との反応やアミノ基とアクリロイル基とのマイケル付加反応などが起こらず、意図しない架橋反応を抑制できるため好ましい。
【0031】
アミン化合物(a2)は、それぞれ単独で使用しても良く、また2種以上を併用しても良い。 アミン化合物(a2)の含有量は、保存安定性と硬化性のバランスから、アミン化合物(a2)とポリオール化合物(a3)の合計モル数に対し、5~80モル%含有するのが好ましく、更に10~50モル%含有するのがより好ましい。
【0032】
((a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3))
(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)としては、分子中に2個以上の水酸基を有するポリオール化合物を使用することができる。ポリオール化合物(a3)として好ましくは炭素数2~20のポリオール化合物、および炭素数2~20のポリオール化合物のアルキレンオキサイド変性物を使用することであり、これらの使用により樹脂組成物の保存安定性が向上する。ポリオール化合物(a3)として更に好ましくは、水酸基価が50~1850mgKOH/gの範囲であるポリオール化合物を使用することであり、これらの使用により硬化性が向上する。
【0033】
炭素数2~20のポリオール化合物としては、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,2-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,2-デカンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,2-ドデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,2-テトラデカンジオール、1,16-ヘキサデカンジオール、1,2-ヘキサデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,2-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール、1,2-エイコサンジオール等の直鎖状アルキレン2価アルコール、ネオペンチルグリコール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2,4-ジメチル-2,4-ジメチルペンタンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオ-ル、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ジメチロールオクタン、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,5-ジメチル-2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール等の分岐状アルキレン2価アルコール、1,2-シクロヘキサンジオール、1,3-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,2-シクロヘプタンジオール、トリシクロデカンジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノール、水添ビスフェノールS等の環状アルキレン2価アルコールが挙げられる。
また、3価以上の多価アルコールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ソルビタン、ソルビトール、イノシトール等が挙げられる。
これらの炭素数2~20のポリオール化合物は、それぞれ単独で使用しても良く、また2種以上を併用しても良い。これらの中でも特に入手のしやすさの観点からエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオール、グリセリン、トリメトロールプロパン、ペンタエリスリトール等を使用することが好ましい。
【0034】
炭素数2~20のポリオール化合物のアルキレンオキサイド変性物としては、上記の炭素数3~20のポリオール化合物に対してエチレンオキサイド変性(EO変性)、プロピレンオキサイド変性(PO変性)、ブチレンオキサイド変性(BO変性)等のアルキレンオキサイド変性を行った化合物が挙げられる。炭素数2~20のポリオール化合物のアルキレンオキサイド変性物は、それぞれ単独で使用しても良く、また2種以上を併用しても良い。
炭素数2~20のポリオール化合物のアルキレンオキサイド変性物としては、PEGシリーズ(三洋化成工業(株)製、ポリエチレングリコール)、サンニックスPPシリーズ(三洋化成工業(株)製、ポリプロピレングリコール)、PTMGシリーズ(三菱ケミカル(株)製、ポリテトラメチレングリコール)、ユニオックスGシリーズ(日油(株)製、エチレンオキサイド変性グリセリン)、サンニックスGPシリーズ(三洋化成工業(株)製、プロピレンオキサイド変性グリセリン)、サンニックスTPシリーズ(三洋化成工業(株)製、プロピレンオキサイド変性トリメトロールプロパン)、ウィルブライドS-753D(日油(株)製、EOPOBO変性グリセリン)等が挙げられる。
【0035】
(イソシアネート化合物(a4))
イソシアネート化合物(a4)としては、トリレンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4、4’-ジベンジルイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、ブタン-1,4-ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート、デュラネートTPA-100(旭化成(株)製、1,6-ヘキサメチレンジイソシアヌレート3モルが環化したイソシアヌレート体)、ミリオネートMR400(東ソー(株)製、ポリメリックMDI)等が挙げられる。これらのうち反応制御の点からジイソシアネート化合物であることが好ましい。
【0036】
(ウレタン(メタ)アクリレート(A)の製造方法)
水酸基を1個以上有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、水酸基を有するアミン化合物(a2)と、ポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)との反応物の製造方法について説明する。
水酸基を1個以上有する(メタ)アクリル化合物(a1)、水酸基を有するアミン化合物(a2)、ポリオール化合物(a3)、およびイソシアネート化合物(a4)との反応は、同時に行っても良く、水酸基を1個以上有する(メタ)アクリル化合物(a1)およびイソシアネート化合物(a4)を予め反応させた後に、水酸基を有するアミン化合物(a2)およびポリオール化合物(a3)を反応させても良い。
【0037】
イソシアネート化合物(a4)中に含有しているイソシアネート基のモル数(a4’)に対する水酸基を1個以上有する(メタ)アクリル化合物(a1)中に含有している水酸基のモル数(a1’)の割合[(a1’)/(a4’)]は、0.2~0.6の範囲であることが好ましい。[(a1’)/(a4’)]が0.2~0.6の範囲にあることでウレタン(メタ)アクリレート(A)の分子量が好適となり流動性が向上する。
【0038】
反応は無触媒でも進行するが、触媒を用いることもできる。使用できる触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ジメチルアニリンなどの3級アミン系の触媒、スズ、亜鉛、アルミニウム、ジルコニウムなどの金属系の触媒などが挙げられるが、反応性の観点から2-エチルヘキサン酸スズが好ましい。
必要に応じて溶剤中で反応させることもできるが、後述の(メタ)アクリル化合物(B)中で反応させることもでき、ウレタン(メタ)アクリレート(A)を(メタ)アクリル化合物に溶解する工程および溶剤を除去する工程を省けるため好ましい。
【0039】
ウレタン(メタ)アクリレート(A)の分子量としては、保存安定性の観点から重量平均分子量として2000~30000の範囲が好ましい。
なお、本発明において、重量平均分子量は、東ソー(株)製ゲルパーミネイションクロマトグラフィ(HLC-8320)で測定した。検量線は標準ポリスチレンサンプルにより作成した。溶離液はテトラヒドロフランを、カラムにはTSKgel SuperHM-M(東ソー(株)製)3本を用いた。測定は流速0.6ml/分、注入量10μl、カラム温度40℃で行った。
【0040】
また、ウレタン(メタ)アクリレート(A)に含まれる(メタ)アクリロイル基の個数としては、硬化性の観点から1分子あたり4~50個が好ましく、更に、1分子あたり7~30個がより好ましい。
【0041】
((メタ)アクリル化合物(B))
本発明のインキで用いられる(メタ)アクリル化合物(B)の含有量としては、樹脂組成物全量に対して、10~90質量%であり、より好ましくは15~85質量%であり、さらに好ましくは20~80質量%である。
【0042】
(メタ)アクリル化合物(B)としては、特に限定されるものではなく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン等の単官能(メタ)アクリル化合物、
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(n=2~20)、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(n=2~20)、アルカン(炭素数4~12)グリコールジ(メタ)アクリレート、アルカン(炭素数4~12)グリコールエチレンオキサイド付加物(2~20モル)ジ(メタ)アクリレート、アルカン(炭素数4~12)グリコールプロピレンオキサイド付加物(2~20モル)ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレートジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(2~20モル)ジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(2~20モル)ジ(メタ)アクリレート等の2官能(メタ)アクリル化合物、
グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンエチレンオキサイド付加物(3~30モル)トリ(メタ)アクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド付加物(3~30モル)トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド付加物(3~30モル)トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド付加物(3~30モル)トリ(メタ)アクリレート等の3官能(メタ)アクリル化合物、
ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエチレンオキサイド付加物(4~40モル)テトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールプロピレンオキサイド付加物(4~40モル)テトラ(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエチレンオキサイド付加物(4~40モル)テトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールプロピレンオキサイド付加物(4~40モル)テトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンエチレンオキサイド付加物(4~40モル)テトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンプロピレンオキサイド付加物(3~30モル)テトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールエチレンオキサイド付加物(6~60モル)ヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールプロピレンオキサイド付加物(6~60モル)ヘキサ(メタ)アクリレート等の4官能以上の(メタ)アクリル化合物、
ポリエステル(メタ)アクリレート、(A)以外のウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート化合物、
およびこれらの混合物が挙げられる。
これらの中でも、硬化性の観点から2官能以上の(メタ)アクリル化合物を用いることが好ましい。また、(B)全量中における2官能以上の(メタ)アクリル化合物の割合は硬化性の観点から40~100質量%が好ましい。
【0043】
本発明の活性エネルギー線硬化型インキは、要求される硬化被膜物性に応じて、(B)以外の活性エネルギー線硬化性化合物を使用することが可能である。
【0044】
(B)以外の活性エネルギー線硬化性化合物としては、ビニル化合物を使用することができ、スチレン、N-ビニルピロリドン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
【0045】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物には、必要に応じて光重合開始剤を用いることができる。
光重合開始剤としては、光開裂型開始剤および水素引き抜き型重合開始剤が挙げられる。
【0046】
光開裂型開始剤としては、α-(ジメチル)アミノアルキルフェノン化合物およびα-モルフォリノアルキルフェノン化合物が挙げられる。
【0047】
より具体的には、α-(ジメチル)アミノアルキルフェノン化合物として、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1または2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン等が挙げられ、α-モルフォリノアルキルフェノン化合物として、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン等が挙げられる。これらは単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
【0048】
さらに、水素引き抜き型重合開始剤としては、ジアルキルベンゾフェノン化合物およびチオキサントン化合物が挙げられる。
【0049】
より具体的には、ジアルキルアミノベンゾフェノン化合物として、4,4’-ビス-(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス-(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等の4,4’-ジアルキルアミノベンゾフェノン類、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド等が挙げられジアルキルアミノベンゾフェノン化合物は、単独で用いられてもよいし、2種類以上が併用されてもよい。チオキサントン化合物としては、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-ジイソプロピルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、2-クロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-ヒドロキシ-3-(3,4-ジメチル-9-オキソ-9Hチオキサントン-2-イロキシ-N,N,N-トリメチル-1-プロパンアミン塩酸塩などが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
【0050】
増感剤としては、ベンゾフェノン、4-メチル-ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、2,3,4-トリメチルベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、3,3‘-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、4-(1,3-アクリロイル-1,4,7,10,13-ペンタオキソトリデシル)ベンゾフェノン、メチル-o-ベンゾイルベンゾエート、〔4-(メチルフェニルチオ)フェニル〕フェニルメタノン、(4-ベンゾイルベンジル)塩化トリメチルアンモニウム、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-(4-イソプロピルフェニル)2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシーシクロヘキシルーフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-スチリルプロパン-1-オン重合物、ジエトキシアセトフェノン、ジブトキシアセトフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインノルマルブチルエーテルなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
【0051】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物には、ラジカル重合禁止剤を添加することができる。
ラジカル重合禁止剤としては、(アルキル)フェノール、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、p-メトキシフェノール、t-ブチルカテコール、t-ブチルハイドロキノン、ピロガロール、1,1-ピクリルヒドラジル、フェノチアジン、p -ベンゾキノン、ニトロソベンゼン、2,5-ジ-tert-ブチル-p-ベンゾキノン、ジチオベンゾイルジスルフィド、ピクリン酸、クペロン、アルミニウムN-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、トリ-p-ニトロフェニルメチル、N-(3-オキシアニリノ-1,3-ジメチルブチリデン)アニリンオキシド、ジブチルクレゾール、シクロヘキサノンオキシムクレゾール、グアヤコール、o-イソプロピルフェノール、ブチラルドキシム、メチルエチルケトキシム、シクロヘキサノンオキシム等が挙げられる。
【0052】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物には、必要に応じてその他の添加剤を使用することが可能である。例えば、体質顔料、無機系微粒子、レベリング剤、消泡剤、ワックス、造膜助剤を挙げることができる。
【0053】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を塗布する方法は特に制限されず、基材の形状や、形成する被印刷層のパターン、形成する被印刷層の面積等に合わせて適宜選択される。塗布方法の例には、インクジェット印刷法や、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、ロールコート法、バーコート法、スピンコート法、エアースプレー法、エアーレススプレー法、浸漬引き上げ法等が挙げられ、これらの方法を2種以上組み合わせてもよい。
【0054】
基材としては、特に制限はなく、紙、プラスチック、シール、ラベル、金属などあらゆる材料が挙げられ、好ましくは紙である。
【0055】
本発明において、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を活性エネルギー線にて硬化する方法に特に制限はなく、活性エネルギー線源として公知のものを用いることができる。具体的には、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハイドライドランプ、紫外線発光ダイオード(UV-LED)、紫外線レーザーダイオード(UV-LD)等のLED(発光ダイオード)、電子線、ガス・固体レーザーなどが挙げられる。
【0056】
(活性エネルギー線硬化型インキ)
本願の活性エネルギー線硬化型組成物は、活性エネルギー線硬化型インキに好適に用いることができる。
【0057】
活性エネルギー線硬化型インキは、インキ全体に対して、顔料0~30質量%、ウレタン(メタ)アクリレート(A)5~40質量%、(メタ)アクリル化合物(B)20~80質量% 、樹脂0~30質量%、光重合開始剤および/または増感剤0~20質量%、その他添加剤0~10質量%からなる組成にて調整される。
【0058】
活性エネルギー線硬化型インキは着色剤として顔料を添加することができる。顔料を含有しない場合には、透明なニスになり、顔料を含有させた場合には有色のインキとなる。
【0059】
顔料としては、無機顔料および有機顔料を示すことができる。無機顔料としては黄鉛、亜鉛黄、紺青、硫酸バリウム、カドミウムレッド、酸化チタン、亜鉛華、弁柄、アルミナホワイト、炭酸カルシウム、群青、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム粉、ベンガラなどが、有機顔料としては、β-ナフトール系、β-オキシナフトエ酸系、β-オキシナフトエ酸系アニリド系、アセト酢酸アニリド系、ピラゾロン系などの溶性アゾ顔料、β-ナフトール系、β-オキシナフトエ酸系アニリド系、アセト酢酸アニリド系モノアゾ、アセト酢酸アニリド系ジスアゾ、ピラゾロン系などの不溶性アゾ顔料、銅フタロシアニンブルー、ハロゲン化(塩素または臭素化)銅フタロシアニンブルー、スルホン化銅フタロシアニンブルー、金属フリーフタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、キナクリドン系、ジオキサジン系、スレン系(ピラントロン、アントアントロン、インダントロン、アントラピリミジン、フラバントロン、チオインジゴ系、アントラキノン系、ペリノン系、ペリレン系など)、イソインドリノン系、金属錯体系、キノフタロン系などの多環式顔料および複素環式顔料などの公知公用の各種顔料が使用可能である。
【0060】
活性エネルギー線硬化型インキには、必要に応じて樹脂を用いることができる。
本発明で用いることができる樹脂としては、特に限定されるものではなく、ジアリルオルソフタレート樹脂、ジアリルイソフタレート樹脂、ジアリルテレフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、石油(系)樹脂、セルロース誘導体(例えば、エチルセルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース)、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、ポリアマイド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアマイド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブタジエン-アクリルニトリル共重合体、等が挙げられる。これらの樹脂は、1種または2種以上を用いることができる。
【0061】
また、耐摩擦性、ブロッキング防止性、スベリ性、スリキズ防止性を付与する添加剤として、ワックスを添加することができる。
ワックスとしては、カルナバワックス、木ろう、ラノリン、モンタンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの天然ワックス、フィッシャートロプスワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリテトラフルオロエチレンワックス、ポリアミドワックス、およびシリコーン化合物などの合成ワックス等が挙げられる。
【0062】
その他、要求性能に応じて、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、抗菌剤等の添加剤を添加することができる。
【0063】
活性エネルギー線硬化型インキの製造方法は、従来の活性エネルギー線硬化型インキと同様の方法によって行えばよく、例えば、常温から100℃の間で、上記顔料、ウレタン(メタ)アクリレート(A)、(メタ)アクリル化合物(B)、重合禁止剤、光重合開始剤および増感剤、その他添加剤などインキ組成物成分を、ニーダー、三本ロール、アトライター、サンドミル、ゲートミキサーなどの練肉、混合、調整機を用いて製造される。
【0064】
活性エネルギー線硬化型インキの印刷方法としては、平版印刷(湿し水を使用する通常の平版印刷および湿し水を使用しない水無し平版印刷)、凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷などが挙げられ、好ましくは平版印刷である。
【実施例0065】
以下に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。なお、本発明において、「部」は、「質量部」を表し、「%」は「質量%」を表す。
【0066】
(製造例1)
攪拌機、冷却器、温度計、ガス導入管を備えた4つ口フラスコ内に、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)としてMIRAMER M500((メタ)アクリル化合物(B)との混合物)を67.1部、イソシアネート化合物(a4)としてトルエン-2,4-ジイソシアネート11.1部、(メタ)アクリル化合物(B)としてMIRAMER M600を11.5部とLAROMER LR8863を5.0部、触媒として2-エチルヘキサン酸スズを0.01部、重合禁止剤としてターシャリーブチルヒドロキノン0.2部を入れ、撹拌しながら空気を吹き込み100℃で1時間反応させた。次いで、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)としてN-メチルジエタノールアミンを0.5部、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)としてサンニックスGP-250を4.6部入れ、さらに110℃で5時間反応させ樹脂組成物1を得た。この反応における[(a1')/(a4')]の値は0.5であり、得られたウレタンアクリレート(A)のアクリル基濃度は6.43mmol/gであった。
【0067】
(製造例2~45、47)
表1の組成に従って、各原料を変更した以外は製造例1と同様にして樹脂組成物2~45、47を得た。
【0068】
(製造例46)
攪拌機、冷却器、温度計、ガス導入管を備えた4つ口フラスコ内に水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)としてMIRAMER M500((メタ)アクリル化合物(B)との混合物)を66.8部、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)としてN-ブチルジエタノールアミンを0.7部、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)としてサンニックスGP-250を4.6部、イソシアネート化合物(a4)としてトルエン-2,4-ジイソシアネート11.1部、(メタ)アクリル化合物(B)としてMIRAMER M600を11.6部とLAROMER LR8863を5.0部、触媒として2-エチルヘキサン酸スズを0.01部、重合禁止剤としてターシャリーブチルヒドロキノン0.2部を入れ、撹拌しながら空気を吹き込み110℃で5時間反応させ樹脂組成物46を得た。この反応における[(a1')/(a4')]の値は0.5であり、得られたウレタンアクリレート(A)のアクリル基濃度は6.40mmol/gであった。
【0069】
(製造例48)
攪拌機、冷却器、温度計、ガス導入管を備えた4つ口フラスコ内に水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)としてMIRAMER M500((メタ)アクリル化合物(B)との混合物)を66.8部、イソシアネート化合物(a4)としてトルエン-2,4-ジイソシアネート11.1部、(メタ)アクリル化合物(B)としてMIRAMER M600を11.6部とLAROMER LR8863を5.0部、触媒として2-エチルヘキサン酸スズを0.01部、重合禁止剤としてターシャリーブチルヒドロキノン0.2部を入れ、撹拌しながら空気を吹き込み100℃で1時間反応させた。次いで、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)としてサンニックスGP-250を5.3部入れ、さらに110℃で5時間反応させ樹脂組成物48を得た。この反応における[(a1')/(a4')]の値は0.5であり、得られたウレタンアクリレート(A)のアクリル基濃度は6.40mmol/gであった。
【0070】
(製造例49)
攪拌機、冷却器、温度計、ガス導入管を備えた4つ口フラスコ内に水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)としてMIRAMER M500((メタ)アクリル化合物(B)との混合物)を66.3部、イソシアネート化合物(a4)としてトルエン-2,4-ジイソシアネート11.0部、(メタ)アクリル化合物(B)としてMIRAMER M600を11.9部とLAROMER LR8863を5.0部、触媒として2-エチルヘキサン酸スズを0.01部、重合禁止剤としてターシャリーブチルヒドロキノン0.2部を入れ、撹拌しながら空気を吹き込み100℃で1時間反応させた。次いで、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)としてN,N-ジメチルエタノールアミンを5.6部入れ、さらに110℃で5時間反応させ樹脂組成物49を得た。この反応における[(a1')/(a4')]の値は0.5であり、得られたウレタンアクリレート(A)のアクリル基濃度は6.3.5mmol/gであった。
【0071】
(製造例50、51)
表1の組成に従って、各原料を変更した以外は製造例49と同様にして樹脂組成物50、51を得た。
【0072】
【表1】
【0073】
【表1】
【0074】
【表1】
【0075】
表1中に記載した材料の詳細を以下に記載する。
・(メタ)アクリル化合物(a1)
アロニックスM306:東亞合成(株)製、ペンタエリスリトールトリアクリレート/ペンタエリスリトールテトラアクリレート=70/30(質量比)の混合物
MIRAMER M500:美源スペシャリティケミカル(株)製、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート/ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート=50/50(質量比)の混合物
ビスコート#802:大阪有機化学工業(株)製、ポリペンタエリスリトールポリアクリレート
HEA:大阪有機化学工業(株)製、2-ヒドロキシエチルアクリレート
4-HBA:大阪有機化学工業(株)製、4-ヒドロキシブチルアクリレート
・ポリオール化合物(a3)
PEG-300:三洋化成工業(株)製、ポリエチレングリコール
サンニックスPP-600:三洋化成工業(株)製、ポリプロピレングリコール
PTMG-250:三菱ケミカル(株)製、ポリテトラメチレングリコール
ユニオックスG-450:日油(株)製、エチレンオキサイド変性グリセリン
サンニックスGP-250:三洋化成工業(株)製、プロピレンオキサイド変性グリセリン
サンニックスTP-400:三洋化成工業(株)製、プロピレンオキサイド変性トリメトロールプロパン
ウィルブライドS-753D:日油(株)製、EOPOBO変性グリセリン
ニューポールBP-2P:三洋化成工業(株)製、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA
ニューポールBPE-20T:三洋化成工業(株)製、エチレンオキサイド変性ビスフェノールA
サンニックスPP-1200:三洋化成工業(株)製、ポリプロピレングリコール
・イソシアネート化合物(a4)
デュラネートTPA-100:旭化成(株)製、1,6-ヘキサメチレンジイソシアヌレート3モルが環化したイソシアヌレート体
・(メタ)アクリル化合物(B)
MIRAMER M600:美源スペシャリティケミカル(株)製、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
LAROMER LR8863:BASF社製、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
・重合禁止剤
TBHQ:ターシャリーブチルハイドロキノン
【0076】
(実施例1~47、比較例1~4)
表2の組成に従って、樹脂組成物1~51と開始剤を混合することで実施例1~47および比較例1~4の活性エネルギー線硬化型組成物を得た。得られた活性エネルギー線硬化型組成物の保存安定性評価、および、MEK(メチルエチルケトン)ラビング評価を行い、その結果をあわせて表2に示す。
【0077】
<保存安定性評価>
活性エネルギー線硬化型組成物を、密閉した容器中で60℃にて1週間静置した。撹拌後、80メッシュの金属メッシュにて濾過し、メッシュ上の凝集物の量を目視評価した。◎、○および△が実用レベルである。
(評価基準)
◎:凝集物が全くない。
〇:小さな凝集物が僅かに存在する。
△:小さな凝集物が存在する。
×:大きな凝集物が存在する。
【0078】
<MEKラビング評価>
コロナ処理を施したPET基材(三菱化学株式会社製、A-PETシート、ノバクリアーA2012、厚み0.25mm)へRIテスター(簡易展色機)を用いて活性エネルギー線硬化型組成物を塗工し、高圧水銀ランプ(出力:96W/cm、ランプ距離:10cm、コンベア速度:100m/min、通過回数:1回)を用いて硬化させた。MEKを染み込ませた綿棒でUV硬化膜を往復して擦り、UV硬化膜が傷付いたときの綿棒の往復回数から判断した。◎、○および△が実用レベルである。
(評価基準)
◎:200回以上
○:100回以上200回未満
△:50回以上100回未満
×:50回未満
【0079】
【表2】
【0080】
実施例1~47より、本願発明の樹脂組成物は、アミン化合物(a2)およびポリオール化合物(a3)を含有することにより(メタ)アクリロイル基の反応性を制御することが可能となり、保存安定性およびMEKラビングに優れることがわかった。
【0081】
(実施例48~96、比較例5~8)
表3の組成に従って、実施例48~96および比較例5~8の活性エネルギー線硬化型インキを三本ロールミルにて練肉することによって得た。得られた活性エネルギー線硬化型インキの「印刷適性」および「流動性」を調べた。その結果を合わせて表3に示す。
【0082】
<印刷適性の評価方法>
イソプロピルアルコールと精製水とを用い、8%濃度のイソプロピルアルコール水溶液を作成した。活性エネルギー線硬化型インキを8%濃度のイソプロピルアルコール水溶液中に30秒間放置し、その間のインキの散り度合いを評価した。8%濃度のイソプロピルアルコール水溶液中へのインキの散りが少ない程、印刷適性(印刷時の汚れ)が良好であると判断ができ、次の4段階で評価した。◎、○および△が実用レベルである。
(評価基準)
◎:30秒後も水溶液中にインキが散らない
〇:20秒以上30秒未満で水溶液中にインキが散る
△:10秒以上20秒未満で水溶液中にインキが散る
×:10秒未満で水溶液中にインキが散る
【0083】
<流動性の評価方法>
スプレッドメーター法により、JIS K5701:2000流動性測定方法に準じて測定し、水平に置いた2枚の平行板の間に挟まれたインキが、荷重板の自重(115グラム)によって、同心円状に広がる特性を経時的に観察し、60秒後のインキの広がり直径[mm]を、次の4段階で評価した。◎、○および△が実用レベルである。
(評価基準)
◎:34.0mm以上
○:32.0mm以上、34.0mm未満
△:30.0mm以上、32.0mm未満
×:30.0mm未満
【0084】
【表3】
【0085】
【表3】
【0086】
表3中に記載した材料の詳細を以下に記載する。
・顔料
LIONOL YELLOW 1315:トーヨーカラー社製、LIONOL YELLOW 1315
・光重合開始剤
Omnirad379EG:iGM RESINS社製、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン
KAYACURE DETX-S:日本化薬社製、2,4-ジエチルチオキサントン
【0087】
本発明の実施例48~96は、「印刷適性」および「流動性」の評価が良好な一方で、比較例5ではアミン化合物(a2)を含まないためインキの分散性低下のため流動性が悪化した。
また、比較例6~8では、ウレタン(メタ)アクリレート(A)中にポリオール化合物(a3)を含まないためインキの極性が高くなり、印刷適性が悪化した。
これらのことから、本発明は印刷適性、流動性に優れており、印刷時のトラブルを解消できる活性エネルギー線硬化型インキを得ることができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0088】
本発明の樹脂組成物は、ポリオール化合物と水酸基を有するアミン化合物へ多くのアクリル化合物を反応させることで保存安定性と樹脂組成物の活性エネルギー線に対する硬化反応性を兼備することができ、硬化後は高度な架橋構造が形成した膜になることが可能である。そのため、具体的に説明した以外の各種印刷インキ、塗料、コーティング剤、フォトレジスト等に対しても有用である。
【手続補正書】
【提出日】2023-11-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウレタン(メタ)アクリレート(A)、および、(A)以外の多官能(メタ)アクリル化合物(B)を含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)との反応物であり、
アミン化合物(a2)が、3級アミンであり、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)の(メタ)アクリロイル基濃度が、2.0~8.0mmol/gの範囲であることを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項2】
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)が、ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、および、ポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項3】
ポリオール化合物(a3)が、炭素数2~20のポリオール化合物、および、 炭素数2~20のポリオール化合物のアルキレンオキサイド変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項4】
ポリオール化合物(a3)が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、および、ペンタエリスリトール、並びに、これらのアルキレンオキサイド変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項5】
ポリオール化合物(a3)の水酸基価が、50~1850mgKOH/gであることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項6】
水酸基を有するアミン化合物(a2)が、下記一般式(1)で表されるアミン化合物であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。

一般式(1)

1 x-N-[(R2O)z-H]y


(式中、R1は炭素数1~20の直鎖または分岐のアルキル基を表し、
2は炭素数2~4の直鎖または分岐のアルキレン基を表す。
xは0~2の整数を表し、yは1~3の整数を表し、x+y=3である。
zは1~10の整数を表す。
また、[(R2O)z-H]基が、2つ以上ある場合、それぞれ同一でも異なっても良い。)
【請求項7】
イソシアネート化合物(a4)が、ジイソシアネート化合物である請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項8】
請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物の製造方法であって、
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)とを、多官能(メタ)アクリル化合物(B)中で反応させてウレタン(メタ)アクリレート(A)を得る工程を含む、活性エネルギー線硬化型組成物の製造方法。
【請求項9】
基材上に、請求項1~いずれか記載の活性エネルギー線硬化型組成物の硬化物を有する積層体。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
すなわち、本発明は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)、および、(A)以外の多官能(メタ)アクリル化合物(B)を含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)との反応物であり、
アミン化合物(a2)が、3級アミンであり、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)の(メタ)アクリロイル基濃度が、2.0~8.0mmol/gの範囲であることを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0072
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0072】
【表1】

【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0073
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0073】
【表1】

【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0074
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0074】
【表1】





【手続補正書】
【提出日】2024-03-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウレタン(メタ)アクリレート(A)、および、(A)以外の多官能(メタ)アクリル化合物(B)を含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)との反応物であり、かつ、前記水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)が有する水酸基、前記(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)が有する水酸基、並びに、前記(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)が有する水酸基と、前記イソシアネート化合物(a4)が有するイソシアネート基とが反応した反応物であり、
アミン化合物(a2)が、3級アミンであり、
ウレタン(メタ)アクリレート(A)の(メタ)アクリロイル基濃度が、2.0~8.0mmol/gの範囲であることを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項2】
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)が、ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、および、ポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項3】
ポリオール化合物(a3)が、炭素数2~20のポリオール化合物、および、 炭素数2~20のポリオール化合物のアルキレンオキサイド変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項4】
ポリオール化合物(a3)が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、および、ペンタエリスリトール、並びに、これらのアルキレンオキサイド変性物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項5】
ポリオール化合物(a3)の水酸基価が、50~1850mgKOH/gであることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項6】
水酸基を有するアミン化合物(a2)が、下記一般式(1)で表されるアミン化合物であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。

一般式(1)

1 x-N-[(R2O)z-H]y


(式中、R1は炭素数1~20の直鎖または分岐のアルキル基を表し、
2は炭素数2~4の直鎖または分岐のアルキレン基を表す。
xは0~2の整数を表し、yは1~3の整数を表し、x+y=3である。
zは1~10の整数を表す。
また、[(R2O)z-H]基が、2つ以上ある場合、それぞれ同一でも異なっても良い。)
【請求項7】
イソシアネート化合物(a4)が、ジイソシアネート化合物である請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項8】
請求項1記載の活性エネルギー線硬化型組成物の製造方法であって、
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物(a1)と、(a1)以外の水酸基を有するアミン化合物(a2)と、(a1)および(a2)以外のポリオール化合物(a3)と、イソシアネート化合物(a4)とを、多官能(メタ)アクリル化合物(B)中で反応させてウレタン(メタ)アクリレート(A)を得る工程を含む、活性エネルギー線硬化型組成物の製造方法。
【請求項9】
基材上に、請求項1~7いずれか記載の活性エネルギー線硬化型組成物の硬化物を有する積層体。